2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册10.5 带电粒子在电场中的运动同步练习(Word版含答案)

10.5 带电粒子在电场中的运动
一、单选题
1．如图，一带负电荷的油滴在匀强电场中运动，其轨迹在竖直面（纸面）内，且相对于过轨迹最低点P的竖直线对称。忽略空气阻力。由此可知（　　）
A．Q点的电势比P点低
B．油滴在Q点的动能比它在P点的大
C．油滴在Q点的电势能比它在P点的大
D．油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小
2．静电场在x轴上的场强E随x的变化关系如图所示，x轴正向为场强正方向，带正电的点电荷沿x轴正向运动，x1为图像与x轴的交点，x2、x3、x4各点如图所示，则点电荷（　　）
A．在x2和x4处电势相等
B．由x1到x3电场强度减小
C．由x1运动到x4的过程中电势能一直增大
D．由x1运动到x4的过程中电场力先减小后增大
3．如图所示，直线MN是某电场中的一条电场线（方向未画出）。虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由a到b的运动轨迹，轨迹为一抛物线。下列判断正确的是（　　）
A．电场线MN的方向一定是由N指向M
B．带电粒子由a运动到b的过程中动能一定逐渐减小
C．带电粒子在a点的电势能一定大于在b点的电势能
D．带电粒子在a点的加速度一定大于在b点的加速度
4．如图所示，平行直线表示电场线，但未标明方向，带电荷量为 q的微粒在电场中只受电场力的作用，由A点移到B点，则（　　）
A．若微粒的运动轨迹是轨迹1，则电场线方向向左
B．若微粒的运动轨迹是轨迹2，则电场线方向向右
C．微粒一定做匀变速曲线运动
D．微粒可能沿直线轨迹3运动
5．如图所示，在竖直放置间距为d的平行板电容器中，存在电场强度为E的匀强电场。有一质量为m，电荷量为+q的点电荷从两极板正中间处静止释放，重力加速度为g。则点电荷运动到负极板的过程（　　）
A．加速度大小为a=+g
B．所需的时间为t=
C．下降的高度为 y=，且该粒子释放后做曲线运动
D．该粒子的电势能增加0.5qEd
6．三个α粒子同时在同一地点沿同一方向飞入偏转电场，运动轨迹如图所示。由此可以判断下列说法不正确的是（　　）
A．在b飞离电场的同时，a刚好打在负极板上
B．b和c同时飞离电场
C．进电场时c的速度最大，a的速度最小
D．c的动能增加值最小，a和b的一样大
7．如图，在竖直平面内存在水平向右的匀强电场，有一带电小球自O处沿y轴方向，竖直向上抛出，它的初动能为3J，不计空气阻力。当小球上升到最高点P时，动能为6J，则小球落回与O的同一水平面上的M点时，它的动能为 （　　）
A．15J B．9J C．27J D．24J
8．竖直平面内有水平放置的两金属板AB、CD，相距为d，两极板加上恒定电压U，如图所示。质量为m，电荷量为+q的粒子，从AC中点O处以初动能进入电场，初速度与水平方向夹角为=30°，粒子沿着OMB的轨迹恰好运动到下极板右边缘的B点，M为运动轨迹的最高点，MN与极板垂直。不计粒子重力，则关于粒子的说法正确的是（　　）
A．粒子运动到B点时的动能
B．运动轨迹最高点到下极板的距离
C．水平方向运动的位移之比为AN:NB=
D．若将上极板上移极小一段距离，则粒子将打在B点左侧
9．如图所示，在竖直放置的平行金属板之间加有恒定电压，两板的中央留有小孔，右侧有平行于极板的匀强电场，电场范围足够大，感光板MN与水平方向有一定的夹角，M端刚好与加速电场右侧小孔相连，从O点由静止分别释放一个质子和一个氢核，重力忽略不计，则质子和氦核打到感光板上的（　　）
A．位置一定不同，速度方向与MN夹角不同
B．位置一定不同，速度方向与MN夹角相同
C．位置一定相同，速度方向与MN夹角相同
D．位置一定相同，速度方向与MN夹角不同
10．如图所示，高为h的固定光滑绝缘斜面，倾角，将其置于水平向右的匀强电场中，现将一带正电的带电量为q的物块（可视为质点）从斜面顶端由静止释放，电场强度，重力加速度为g，，，则物块落地的速度大小为（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
11．如图所示，在空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m电量为+q的物块从A点由静止开始下落，加速度为，下落H到B点后与一轻弹簧接触，又下落h后到达最低点C。在由A运动到C的过程中（空气阻力不计），则（　　）
A．物块机械能减少
B．物块和弹簧组成的系统机械能减少
C．物块在B点的速度最大
D．对于系统，重力势能的减少量等于弹性势能与电势能的增加量之和
12．如图所示，平行板电容器充电后在两极板间产生一个匀强电场，两个质量不同、带电荷量相同的粒子以相同的初速度从同一位置垂直电场射入，最后分别落在负极板的中央和边缘，轨迹如图中虚线所示，不计重力作用，下列说法正确的是（　　）
A．粒子a的加速度较小
B．粒子a在电场中运动的时间小于粒子b在电场中运动的时间
C．粒子a到达负极板时的动能较大
D．粒子的电势能的变化量相等
13．如图所示，一价氢离子（）和二价氦离子（）的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们（　　）
A．离开偏转电场时速度大小相同 B．离开偏转电场时速度方向相同
C．到达屏上同一点 D．到达屏上不同点
三、填空题
14．如图，两个可看成点电荷的带正电小球和位于同一竖直线上，在竖直向上的匀强电场中保持不变的距离沿竖直方向匀速下落。已知球带电荷量为，质量为，球带电荷量为，质量为，求匀强电场的场强大小为________，两球间的距离为________。（重力加速度为，静电力常量）
15．图中A、B、C、D为匀强电场中电势差相等的四个等势面。一个电子飞经等势面D时，动能为20eV；飞经等势面C时，电势能为-10eV；飞经等势面B时，速度刚好为零。已知A、D间距离为0.15m，则A面的电势UA=______V，电场的场强为E=_____ V/m。（电子的电量是1.6×10-19C）
四、解答题
16．如图所示，平行板电容器A、B间的电压为U，两板间的距离为d，一质量为m、电荷量为q的粒子，由两板中央O点以水平速度v0射入，落在C处，BC＝l.若将B板向下拉开，初速度v0不变，则粒子将落在B板的C′点，求BC′的长度．（粒子的重力忽略不计）
17．如图所示，A、B两块带异号电荷的平行金属板间形成匀强电场，一电子以v0的速度垂直于场强方向沿中心线由O点射入电场，从电场右侧边缘C点飞出时的速度方向与v0方向成30°的夹角，已知电子电荷e，电子质量m，求：
（1）电子在C点时的动能是多少J
（2）O、C两点间的电势差大小是多少V
18．如图所示为示波管的结构原理图，加热的阴极K发出的电子（初速度可忽略不计）经电势差为U0的AB两金属板间的加速电场加速后，从一对水平放置的平行正对带电金属板的左端中心O′点沿中心轴线O′O射入金属板间（O′O垂直于荧光屏M），两金属板间偏转电场的电势差为U，电子经偏转电场偏转后打在右侧竖直的荧光屏M上。整个装置处在真空中，加速电场与偏转电场均视为匀强电场，忽略电子之间的相互作用力，不考虑相对论效应。已知电子的质量为m，电荷量为e；加速电场的金属板AB间距离为d0；偏转电场的金属板长为L1，板间距离为d，其右端到荧光屏M的水平距离为L2。
（1）电子所受重力可忽略不计，求：
①电子飞出偏转电场时的偏转距离（侧移距离）y；
②电子飞出偏转电场时偏转角的正切tanθ；
（2）在解决一些实际问题时，为了简化问题，常忽略一些影响相对较小的量，这对最终的计算结果并没有太大的影响，因此这种处理是合理的。在本题所述的物理情景中，若已知U0＝125V，U＝80V，d0=2.0×10-2m，d=1.0×10-2m，L1=1.0×10-2m，L=0.010m，m=9.0×10-31kg，e＝1.6×10-19C，重力加速度g=10m/s2。请利用这些数据分析说明下列过程中忽略电子所受重力是合理的。
①对于电子在偏转电场中的运动；
②对于电子在离开偏转电场后的运动。

试卷第1页，共3页
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参考答案
1-5 BCCCB 6-10 BCBCA
11BD 12BD 13BC
14．
15．-10 200
16．l
解第一种情况
粒子在极板间做类平抛运动
，
第二种情况对粒子，由牛顿第二定律得
粒子在极板间做类平抛运动，水平方向
x=v0t
竖直方向
解得
17．（1）； （2）
解（1）由于从电场右侧边缘C点飞出时的速度方向与v0方向成30°的夹角，可得电子出电场时的速度为
根据公式可得
（2）根据动能定能可得
则有
18．（1）①；②；（2）①见解析；②见解析
解（1）①依题意，电子在加速电场中加速，飞出加速电场时有
进入偏转电场，做类平抛运动有
联立以上式子，求得电子飞出偏转电场时的偏转距离
②电子飞出偏转电场时偏转角的正切值为
联立相关式子求得
（2）①依题意，代入题中提供的数据可求得：电子在偏转电场中受到的电场力为
而电子受到的重力为
由此可见电子受到的电场力远远大于电子的重力，则可忽略电子受到的重力。
②电子在加速电场中，有
代入题中提供数据求得
离开偏转电场后到达荧光屏的时间为
而在这段时间内，电子在重力方向上的位移显然极小，可忽略不计，即可忽略电子重力的影响，认为电子飞出偏转电场后做匀速直线运动。答案第1页，共2页
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